Réentraînement par écoulement d'air d'une contamination particulaire déposée sur une surface : application au cas d'un "tas" de poudre

par Laure Alloul-Marmor

Thèse de doctorat en Sciences

Sous la direction de André Renoux.


  • Résumé

    Le réentraînement de particules par écoulement d'air est un sujet complexe qui intervient dans de nombreux domaines liés à des procédés industriels ou bien encore ayant des applications environnementales. L'objectif de notre travail de thèse est l'amélioration de la connaissance sur une phénoménologie de particules issues d'un "tas" de poudre exposé à un écoulement d'air turbulent. Pour commencer, nous effectuons une étude bibliographique sur le ré entraînement de particules par écoulement d'air. Nous y décrivons les forces et paramètres qui interviennent dans le phénomène, ainsi que les études théoriques et expérimentales existantes sur le sujet. De ce bilan des connaissances, nous retenons, pour nos expériences, huit paramètres relatifs au dépôt de poudre, aux particules, à la surface d'essai, à l'écoulement d'air et au milieu ambiant. Afin d'étudier les effets de ces facteurs sur le réentraînement d'un "tas" de poudre constituée de particules de diamètre médian compris entre 5 et 60 um, nous réalisons une installation originale qui permet de travailler pour des vitesses d'air comrises entre 0,5 et 10 m/s. Une fois notre méthodologie expérimentaJe évaluée, nous présentons et discutons nos résultats expérimentaux obtenus notamment sur la base de plans d'expériences. Nous proposons un classement relatif des paramètres étudiés vis à vis de la mise en suspension, et validons notre méthodologie sur ensemble de nos données. Enfin, nous développons une corrélation semi-empirique qui permet de calculer la fraction réentrainée d'un tas de poudre, en fonction d'un paramètre adimensionnel qui intègre les deux paramètres primaires du reentraînement qui sont la granulométrie de la poudre et la vitesse de frottement de l'air. Ainsi, notre travail apporte des éléments utiles pour les spécialistes de la sûreté ces installations nucléaires, et plus globalement pour toux ceux qui sont confrontés à la problématique du réentrainement par écoulement d'air de particules déposées sur une surface.

  • Titre traduit

    Particle reentrainment from a surface contamination to an horizontal airflow : application to a powder pile deposit


  • Résumé

    Resuspension of particulates from a powder deposit to a turbulent airflow is important in many fîelds like nuclear safety, environmental air pollution, sediment transport by wind or surface contamination in semiconductor operations. The objective of our work is to contribute ta the understanding and quantification of the main factors that govern the particle reentrainment from a pile deposit exposed to a turbulent airflow. Therefore, a review and analysis has been conducted about this subject. We describe forces and parameters, which operate in the reentrainment, and numerous theoretical and experimental studies, which cover different aspects of the phenomena. Then, a program of experiments has been carried out in which the reentrainment of polydisperse powder of different sizes (mean diameter in the range from 5 to 60 pm) from a powder deposit exposed to an horizontal airflow (air velocity in the range 0,5 to 10 m has been studied. After the evaluation of our experimental methodology, the influence of eight factors on the reentrainment has been investigated using the designs of experiments. These parameters are related to the deposit, the powder particles, the surface, the airflow and the environment. Resuits from this study are discussed. Then, we propose a relative classification of these parameters about the resuspension. Finally, a semi-empirical formula which describes the reentrained fraction as a function of a dimensionless particle diameter which depends on the two relevant factors of réentraînement (the particle size distribution and the air friction velocity), is proposed. It is hoped that our work will be of interest to aIl engineers in charge of safety analysis in the nuclear industry, and more, to all people involved in the particle reentrainment by airflow.

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Informations

  • Détails : 218 f.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. f. 197-205

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